トリプチセンの噛み合いを利用した新しい膜制御技術
先導物質化学研究所／理学研究院
新藤充教授／松森信明教授
ポイント
・プロペラ型分子「トリプチセン」をもとに設計・合成した脂質様分子が、脂質膜の中で集まり、「分子の島」ともいえる安定な「脂質ドメイン」を作ることを明らかにした。
・脂質は互いに混ざりやすいため、これまで、脂質膜の中で特定の分子だけを集め、安定な脂質ドメインを作ることは簡単ではなかった。
・今回、トリプチセン脂質が、そのプロペラ部分によって歯車のようにかみ合い、さらに周囲の脂質分子がその隙間に入り込んで糊のように固めることで、加熱してもバラバラになりにくい脂質ドメインを作ることを発見した。
・今回作製した脂質ドメインは、脂質ドメインの上に触媒などの機能性分子を集めることで、化学反応を促進する触媒膜、特定の分子を効率よく捕まえる膜材料、薬を運ぶドラッグデリバリー材料などさまざまな膜材料への応用が期待される。
概要
大阪大学大学院理学研究科の岩田隆幸 講師（前九州大学先導物質化学研究所 助教）、群馬大学大学院理工学府の木下祥尚 准教授（前九州大学大学院理学研究院 助教）、九州大学大学院理学研究院の松森信明 教授、九州大学先導物質化学研究所の新藤充 教授らの研究グループは、プロペラ型分子「トリプチセン※1」をもとに脂質様分子を設計・合成し、この分子を使って脂質膜の中に熱的に安定な「脂質ドメイン※2」をつくることに初めて成功しました。
これまで、脂質分子は互いに形や性質が似ているため混ざりやすく、脂質膜中で安定な脂質ドメインを形成することは簡単ではなかったため、脂質膜中に安定なドメインを作るための新たな方法論の開発が望まれていました。
作製した脂質様分子を天然リン脂質と混ぜると、トリプチセンを含む領域（脂質ドメイン）と含まない領域に分かれました。この状態は、温度を上げても58 ℃まで保たれました。高温（47 ℃以上）では両領域がやわらかく流動的な状態（流動相）にあるため、これら二つの領域が混ざり合わないことは、驚くべき結果です。
X線測定から、このトリプチセンを含むドメインは、リン脂質 2分子とトリプチセン脂質1分子の割合でできていることが分かりました。また、トリプチセン同士の羽が歯車のようにかみ合う「ギア効果」と、周囲の脂質が羽のすき間に入り込む、いわば糊としての働きが示され、この２つが働きが組み合わさることで、ドメインを安定に保っていると考えられました。
本成果は、脂質膜の中に特定の分子を集めるための全く新しい分子設計の考え方を提示するものです。ドメインの上に機能性分子を担持することで、化学反応を促進させる触媒膜や、特定の分子を集める膜吸着剤、薬を運ぶドラッグデリバリー材料など将来、様々な膜材料への応用が期待されます。
本研究成果は、米国科学誌「Journal of the American Chemical Society」に、7月31日（金）に公開されました。
用語解説
※1 トリプチセン
３つのベンゼン環がプロペラ状に配置された化合物。全ての炭素ー炭素結合の回転が抑制されているため、非常に堅牢な分子骨格を有し、各ベンゼン環の間に分子空間が生じる。本研究では、この空間に別のトリプチセンの“羽”が入り込むことで、自ら集まる性質（＝「ギア効果」）に着目した。
※2 脂質ドメイン
細胞膜をはじめとする脂質膜では、脂質同士が均一に混ざり合っているのではなく、局所的に特定の脂質が多く集まった領域を形成することがある。この領域を脂質ドメイン（＝“島”）という。特に、細胞膜においては、この脂質ドメインが生命現象の発現に重要な役割を果たすことが近年の研究から明らかになっている。しかし、人工的に脂質ドメインを形成することは、簡単ではない。
詳細
本件の詳細についてはこちら
